0引 言 现代工业生产中,电动机是主要的驱动设备,目前在电力拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ-D拖动系统,取代了笨重的发电动一电动机的F- D系统,又伴随着微电子技术的不断发展,中小功率直流电机采用单片机控制,调速系统具有频率高,响应快,本文论述了采用PIC16F877单片机作为主控制元件,充分利用了PIC16F877单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点作为触发电路,其优点是:结构简单,能与主电路同步,能平稳移相且有足够的移相范围,控制角可达10000步,能够实现电机的无级平滑控制,脉冲前沿陡且有足够的幅值,脉宽可设定,稳定性与抗干扰性能好等。 1
在现代工业生产中,电动机扮演着至关重要的角色,尤其在电力拖动系统中,晶闸管(可控硅)供电的KZ-D系统已经成为主流,替代了传统的F-D系统。随着微电子技术的进步,中小功率直流电机的控制更加智能化,其中,PIC16F877单片机的应用在直流电机闭环调速系统中展现了其卓越的优势。
直流电机的调速原理基于电磁关系,通过改变电枢电压来调整电机的转速。在中小功率电机中,由于电枢回路的电阻很小,因此可以通过控制电压实现无级平滑的调速。PIC16F877单片机的捕捉、比较和模/数转换模块使其成为理想的控制元件,它可以实现与主电路的同步,并提供稳定、可调的控制角,达到精细的电机速度控制。
系统通常由以下几个关键部分组成:主控开关、电机激磁电路、晶闸管调速电路(包括测速电路)、整流滤波电路、平波电抗器及放电电路、能耗制动电路。工作流程如下:主控开关开启后,交流电经过晶闸管调速电路,其控制角由PIC16F877单片机根据速度设定电位器RP1的输入电压来调节,进而改变电机的转速。同时,电机的运行速度通过测速电路检测,并反馈到PID调节器,确保电机在设定的范围内稳定运行。
在硬件设计上,主电路包括接触器、双向晶闸管、平波电抗器、电阻和电容等,用于稳定直流电压并提供放电回路。晶闸管触发电路则利用PIC16F877的捕获和比较功能,精确确定交流电的过零点,通过模/数转换将设定值和反馈值转化为数字信号,以控制晶闸管的导通角。
PIC16F877单片机的高速响应和高精度控制特性,使得系统能够实现快速的调速反应和优良的抗干扰能力。它的振荡频率决定了控制角的分辨率,1us的最小控制时间单位允许在工频电的半波时间(10ms)内有10000步的调节,满足了电机调速的精细化需求。
利用PIC16F877单片机构建的直流电机闭环调速系统具有结构简洁、性能稳定、控制精确等优点,适应了现代工业对高效、智能驱动控制的需求。结合微电子技术的发展,这种系统在未来还将有更广泛的应用前景。